教案序號17周次授課形式講練結合授課章節名稱項目8搭建中型企業網絡（一）教學目的1.了解OSPF的基本概念教學重點1.理解OSPF的協議類型。教學難點1.掌握DR與BDR的選舉機制。使用教具計算機、ppt、eNSP、觸摸白板課外作業復習本節，預習下節課后體會同學們對本堂課的掌握情況良好授課主要內容本項目知識圖譜7.1距離矢量型與鏈路狀態型路由協議距離矢量型路由協議（如RIP協議）與鏈路狀態型路由協議（如OSPF協議）的區別主要體現在5個方面。一是信息傳遞，距離矢量型傳遞路由條目，而鏈路狀態型傳遞路由信息和拓撲信息；二是路由計算，距離矢量型基于鄰居計算，而鏈路狀態型基于自身拓撲數據庫計算；三是更新方式，距離矢量型發送周期性完整更新，而鏈路狀態型發送非周期性部分更新；四是環路問題，距離矢量型可能形成環路，而鏈路狀態型則通過算法避免環路；五是資源消耗，鏈路狀態型消耗更多內存和CPU，但收斂速度更快。1距離矢量路由協議運行距離矢量路由協議（如RIP協議）的路由器會接收來自其他同樣運行該協議的路由器的路由信息，基于這些信息，路由器評估到達某個特定網絡的最佳路徑，判斷依據為距離和方向。這里的距離指的是從源節點到目的節點所經過的跳數，它代表了數據包在網絡中需要經過多少路由器才能到達目的地。而方向則指的是數據包應該通過哪個接口或發送到哪個下一跳地址來沿著這條最佳路徑前進。這里以RIP協議為例。初始狀態，各臺路由器只有自己的直連路由，圖8-3為各臺路由器的初始狀態的路由信息。圖8-3初始狀態的路由信息接下來，相鄰的路由器會互相分享自己的路由信息，每臺路由器會從自己相鄰的路由器學習到自己沒有的路由條目，以及Cost值更高的路由條目，表示自己去往相同的目的地通過相鄰的路由器到達。比如R1與R2互相交換路由信息，R1從R2學習到10.1.23.0/24，Cost值增加1，下一跳為10.1.12.2。R2從R1學習到1.1.1.1/32，Cost值增加1，下一跳為10.1.12.1。R2與R3互相交換路由信息，學習過程與R1和R2類似。第一輪互相交換路由信息后，每臺路由器的路由表如圖8-4所示。圖8-4第一輪交換路由信息后各路由器的路由信息第R2與R3互相交換路由信息，R3從R2學習到1.1.1.1/32，Cost值增加1，下一跳為10.1.23.2。第二輪互相交換路由信息后，所有路由器的路由表收斂，每臺路由器最終的路由表信息如圖8-5所示。圖8-5第二輪交換路由信息后各路由器的路由信息2鏈路狀態型路由協議當運行鏈路狀態路由協議（如OSPF協議）的路由器啟動時，它會主動與其他同樣運行該協議的路由器建立鄰接關系。在這個過程中，路由器并不會交換整個路由表，而是相互同步鏈路狀態信息。這些信息描述了網絡的拓撲結構、鏈路成本以及其他相關屬性。一旦接收到鄰居路由器發送的鏈路狀是一個全面的網絡拓撲數據庫，它包含了路由器所知道的所有鏈路狀態信息。接下來，路由器會基于其LSDB運行Dijkstra算法。這個算法的目的是計算出一個以自己為根節點的無環最短路徑樹。這個樹形結構代表了從該路由器到達其他所有網絡的最短路徑。在計算出最短路徑樹之后，路由器會基于這個樹形結構來確定到達各個網絡的最優路徑，并將這些最優路徑作為路由條目添加到自己的路由表中。這樣，當路由器需要轉發數據包時，它會查找路由表，選擇最優的路徑來轉發數據包。7.2OSPF網絡類型

O如何與路由器建立鄰接關系以及如何進行通信。以下是OSPF所支持的主要網絡類型。1點到點類型（Point-to-Point，P2P）在默認配置下，當鏈路層協議為PPP、HDLC或LAPB時，OSPF將網絡類型識別為P2P。在這種網絡環境中，OSPF協議報文（包括Hello、數據庫描述DD、鏈路狀態請求LSR、鏈路狀態更新LSU及鏈路狀態確認LSAck報文）均采用組播地址224.0.0.5進行傳輸，如圖8-6所示。圖8-6點到點類型2廣播類型（Broadcast）這種網絡允許多個設備同時發送數據，并且有一個廣播地址。例如，以太網就是一個典型的廣播多路訪問網絡，如圖8-7所示。圖8-7廣播類型3非廣播多路訪問類型（Non-BroadcastMulti-Access，NBMA）當鏈路層協議選擇為幀中繼或X.25時，OSPF協議默認會將網絡類型視為NBMA。在這種網絡環境中，OSPF通過單播方式傳輸其協議報文，具體包括Hello報文、數據庫描述（DD）報文、鏈路狀態請求（LSR）報文、鏈路狀態更新（LSU）報文以及鏈路狀態確認（LSAck）報文，如圖8-8所示。圖8-8非廣播多路訪問類型4點到多點類型（Point-to-MultiPoint）鏈路層協議本身并不默認被視為點到多點類型。相反，點到多點網絡類型的配置通常需要通過其他網絡類型強制更改，該類型以組播形式（224.0.0.5）發送Hello報文，以單播形式發送其他協議報文（DD報文、LSR報文、LSU報文、LSAck報文），如圖8-9所示。圖8-9點到多點類型7.3DR與BDR

在廣播網絡（Broadcast）和非廣播多路訪問網絡（NBMA）中，存在著指定路由器（DesignatedRouter，DR）和備份指定路由器（BackupDesignatedRouter，BDR）的選舉機制。這兩種網絡類型因為它們的通信特性，需要DR和BDR來協助進行OSPF的運行和鄰接關系的建立。相對而言，在點到點網絡和點到多點網絡中，由于連接方式的特殊性，不存在廣播或多路訪問的問題，因此不需要選舉DR和BDR。這些網絡中，每對相鄰路由器之間都可以直接通信，并且可以直接建立OSPF鄰接關系。一個擁有n個節點的網絡（物理拓撲圖如圖8-10所示），假如節點兩兩之間需要建立鄰接關系，則需要個鄰接關系，而如果選舉出DR與BDR后，只需要DROther（既不是DR也不是BDR）分別與DR和BDR建立鄰接關系，鄰接關系只需要個，大大減少了通信開銷。如圖8-11所示，左邊對圖8-10建立所有節點之間的完全鄰接關系，也就是不選舉DR/BDR，任意節點之間建立鄰接關系，鄰接關系的數量需要10個。圖8-11右邊是選舉出BR/BDR的網絡，建立完全鄰接關系的數量只需要7個。圖8-10網絡物理拓撲圖LINKWord.Document.8"E:\\馬金鳳\\郵電\\A20241242路由與交換技術（初級）\\ZW.doc""OLE_LINK3"\a\r圖8-11DR/BDR減少鄰接關系數量DR的主要職責是代表整個網絡與其他OSPF路由器進行交互，從而減少不必要的通信開銷。它負責收集網絡鏈路狀態信息，運行Dijkstra算法計算最短路徑，并將結果分發給網絡內的其他路由器。此外，DR還負責與其他DR之間建立鄰接關系，以同步鏈路狀態信息。BDR是DR的備份路由器，它在DR失效時接替DR的角色，確保網絡的連續性和穩定性。BDR同樣與網絡內的其他路由器建立鄰接關系，并同步鏈路狀態信息。這樣，當DR出現故障時，BDR可以迅速接管其職責，無需重新進行選舉和鄰接關系建立過程，從而減少了網絡中斷的時間。在OSPF中，DR和BDR的選舉是基于路由器的優先級和RouterID進行的。RouterID是一個用于在自治系統（AS）中唯一標識一臺運行OSPF路由器的32位二進制數。RouterID可以通過手動配置來設置，如果未進行手動配置，首選的是配置在路由器上的最高Loopback接口地址，如果未配置Loopback接口，則會選擇最高的活動物理接口地址作為RouterID。優先級是可以通過配置進行設置的，而RouterID則是每臺路由器的唯一標識。具有最高優先級的路由器將被選為DR，如果優先級相同，則具有最高RouterID的路由器將成為DR。BDR的選舉過程類似，是除DR外優先級最高的路由器。需要注意的是，DR雖然中文名叫指定路由器，但是DR確是路由器的接口屬性。例如圖8-12所